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为扫地机器人造救“芯”丸

作者:王金旺
2021/06/03 09:03

为扫地机器人造救“芯”丸

作者 | 王金旺

出品 | 雷锋网(公众号:雷锋网)产业组

2020年底,行业中曾出现“深圳某扫地机器人公司董事长蹲守上游供应链厂商打地铺抢货”的消息备受行业热议。

今年5月,在科沃斯2020年度股东大会上,董事长钱东奇在回答中小股东关于市场高增长的问题时也表示:“缺芯的问题可能未来一到两年都会存在。”

缺芯俨然成了电子行业的集体焦虑,扫地机器人行业也不例外。

然而,这场缺芯潮还要从汽车行业说起。

失衡的芯片供应链

2020年初,一场新冠疫情席卷全球,随之而来的是各行业开始下调产能预期,其中,尤以汽车电子行业显著。 

2020年4月8日,世贸组织(WTO)称,由于新冠病毒肺炎疫情大流行破坏了世界各地的正常经济活动和生活,预计2020年全球贸易将下降13%至32%,尤其汽车电子这样具有复杂价值链的行业的贸易或将急剧下降。 

事实也确实如此,例如,多数汽车企业在中国及北美的工厂到5月才逐渐恢复生产,而汽车业务占比超过40%的英飞凌2020年汽车(ATV)部门一季度营收同比下降了3.31%。

英飞凌官方当时对此表示,一季度汽车业务衰退的主要原因是受疫情影响,全球汽车市场销量大幅下滑,造成了公司订单量的下降和库存的减少。

在这样的市场环境下,汽车电子行业开始下调预期,与此同时,手机市场中华为的市场份额的下降让其他厂商纷纷开始紧急备货、准备瓜分华为让出的市场份额,这让半导体行业中不少晶圆产线从汽车电子转向生产消费电子芯片。

超出所有人预料的是,2020年下半年,中国经济的迅速恢复带动了整个汽车电子行业的反弹,汽车电子的强劲需求及在供应链上的话语权,让晶圆厂商重新将资源向汽车芯片供应上倾斜。

在疫情和供应链震荡双重压力下,缺芯现象开始从汽车行业蔓延到消费电子行业,最终,形成了这样一场蔓延至全球、全行业的缺芯潮。

为扫地机器人造救“芯”丸

欢创科技创始人周琨最早发现这场缺芯潮不同以往的周期性缺芯是在2020年9月,“当时我们从客户那里得知他们芯片出现短缺,开始我们以为是周期性的暂时波动,甚至我们的销售人员分出部分精力通过我们的供应链去帮客户找芯片,在这一过程的走访和调研中,我们发现,这次缺芯与以往的不同。”

半导体行业是一个周期性行业,当市场出现缺货情况,往往意味着晶圆厂或封装厂的产能已经不足。然而,半导体的投资周期又很长,建设一个晶圆厂或封装厂的时间往往要1-2年,在这一时期就会由于渠道厂商囤货及市场炒作等现象出现周期性芯片缺货。

彼时,晶圆厂出货周期已经从8周延长到16周,甚至更长时间。对于以为扫地机器人提供激光雷达为主业的欢创科技而言,周琨根据行业发展情况已经早早做出判断:2021年,扫地机器人行业切换激光雷达的高峰期将会到来。为此,欢创科技也已经做出了增加产能的准备。

紧急备货,已经是箭在弦上。

不过,关于备货多少,周琨也不无顾虑,“如果判断失误,加急备货带来的成本压力很可能会将我们拖入深渊。” 

最终,在对行业趋势几经分析后,顶着巨大压力的周琨为欢创科技买下了数百张晶圆(相当于数百万颗芯片的原材料)。 

这为欢创科技随后单月能够保证数十万的激光雷达出货量奠定了基础。

扫地机器人的意识苏醒与缺芯困境

扫地机器人在这场缺芯潮中具体缺的是哪些芯片呢?

周琨告诉雷锋网,由于受到手机厂商囤货的波及,包括扫地机器人的主控芯片、激光雷达的主控芯片、底盘控制芯片、Wi-Fi芯片、电源管理芯片等芯片都存在不同程度的缺货现象。

而值得关注的是,这一年也将是主流扫地机器人批量应用激光雷达的鼎盛之年。

2018年,激光雷达导航的扫地机器人爆发,带动了扫地机器人市场销量的野蛮增长,如果将时间线拉长来看,激光雷达在扫地机器人上的应用,2018年仅仅是个开端。

在随后两年里,3D结构光、d-ToF等各类激光雷达开始逐渐被应用到扫地机器人上,并在多传感器融合的主流趋势下,大有成为扫地机器人标配的迹象。

为扫地机器人造救“芯”丸

周琨告诉雷锋网,2020年行业中基本形成了一个基本共识——要做好扫地机器人,激光雷达将是一个必要的基础传感器。

据市场统计数据显示,2019年,中国扫地机器人出货量达544万台;这一数据经过2020年一波疫情冲击后,市场预期数据仍是冲到了882万台。

市场趋势一片大好,然而,这波同样波及到激光雷达领域的缺芯潮,让扫地机器人厂商陷入增长焦虑。

扫地机器人的终极导航方案是什么?

如果深究激光雷达导航方案在扫地机器人上的应用,其实要更早。

现在说起扫地机器人,大家想到的就是科沃斯、石头,鲜为人知的是,现在国内大部分扫地机器人的激光雷达方案究其根源还要溯源到一家名为Neato的扫地机器人厂商。 

Neato是一家诞生于美国斯坦福大学,成长于硅谷,自2005年成立后,先是在2008年拿到激光导航的专利,后又于2010年推出全球首款搭载激光导航方案的扫地机器人,彼时,扫地机器人激光导航方案开始盛行,不少扫地机器人厂商开始借鉴Neato采用的「线阵激光传感器+DSP芯片」激光导航方案。

「线阵激光传感器+DSP芯片」方案的优点在于需要的算法简单,容易制成产品。但这一方案不无缺点,几个明显的缺点就是垂直视野低导致的可靠性问题以及工业级线性激光传感器带来的成本压力。

2017年,欢创科技进入扫地机器人赛道,在进入这一赛道之前,周琨一直在思考一个问题:经年之后,扫地机器人激光雷达的终极方案是什么?

周琨当时得出的结论是:市场的选择终将会是成本优先。 

为此,在进入扫地机器人领域时,周琨和他的团队在转向研究可靠性更高的面阵激光传感器时,必须考虑另一个问题——成本问题。

面阵激光传感器在消费电子领域应用普遍,成本原本要比线性激光传感器低,但要研究面阵激光传感器,就必须要克服算法复杂、运算量大对高芯片性能需求的问题,如果依然采用DSP芯片、甚至是性能更高的FPGA芯片,最终激光导航方案成本反而会比「线阵激光传感器+DSP芯片」方案成本更高。

当时,摆在周琨面前的只剩下一条路可以走:自研扫地机器人ASIC专用芯片。 

做一颗自己的芯片

2017年9月,欢创科技内部立项扫地机器人激光雷达项目仅仅三个月后,就立项了ASIC扫地机器人专用芯片项目。

当时确实下了很大的决心,因为做芯片一次流片就要几百万,当时几乎将公司所有的钱都投了进去,一旦流片失败或技术方向判断失误,将会是沉重打击。 

周琨告诉雷锋网,那段时间也是他创业以来压力最大的时期,甚至会因此整夜失眠。

周琨担心的事情并没有发生,Camsense C1流片成功并顺利量产,而周琨和他的团队当时针对扫地机器人领域做的诸如帧率、分辨率、精度等定制化设计,在随后几年也被验证了价值。 

为扫地机器人造救“芯”丸

例如,扫地机器人用的激光雷达帧率越高意味着芯片成本越高,如果帧率设定太低,几年后发现难以满足扫地机器人的需求,芯片就会被迫淘汰;如果帧率设定设定太高,几年后发现扫地机器人本不需要这么高的帧率,就会导致成本的浪费,甚至难有厂商愿意为这么高成本的芯片买单。

2017年,扫地机器人应用的激光雷达的主流帧率在1800FPS,欢创科技当时将Camsense C1的帧率定在了3000FPS,截止目前为止,这颗芯片在性能上仍能满足市场需求,而欢创科技第二代芯片Camsense C2也将在今年下半年量产。 

借助「面阵激光传感器+ASIC芯片」,欢创科技走出了一条不一样的路。

为扫地机器人造救“芯”丸

今年整个供应链管理难度确实很大,一方面需要保证高交付,另一方面又要考虑低库存,这就像是开饭店,要保证顾客来点菜就能随时上菜,又要预估库存风险。 

周琨告诉雷锋网。

不过,在前期芯片储备和差异化技术路线的双保险下,欢创科技显然要比其他同行更容易一些,甚至从某种程度上而言,把握住时机的周琨让欢创科技成了缺芯潮下少有的赢家。

就欢创科技现在的出货情况,周琨向雷锋网透露了两个数据:

在刚刚过去的5月交货量在25W+,较去年同期增长了700%。

目前欢创科技持续出货的扫地机器人厂商已经有十几家,还有十几家正在导入我们的产品,预计下半年开始出货。

而就在刚刚过去的上半年,欢创科技也拿到了B轮和B+轮两轮融资,融资总额过亿元,现在在继续招兵买马、扩大产能、研发新品。

雷锋网:在现在这样扫地机器人切换激光雷达的大势和缺芯潮的逆势下,扩大团队和产能有没有什么压力?

周琨:压力是肯定有的,关键还是要对市场趋势有准确的判断。

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